本发明涉及能源，特别涉及一种摆动式自由活塞永磁转子发电系统。
背景技术：
1、现有增程式电动汽车的发电系统普遍采用往复式内燃机作为动力源驱动发电机发电，而现有的往复式内燃机驱动发电机组的热效率普遍低于40％。
2、原因1：活塞、连杆和曲轴在运行时做往复运动，当活塞运行至上或下端点时突然停止，再做反向运行，产生动能损耗和发动机震动。
3、原因2：活塞可变行程的往复式内燃机结构复杂且价格昂贵，大部分往复式内燃机的活塞行程固定，不能因外部空气密度的变化而做出调整，无法达到最佳效率。
4、原因3：往复式内燃机的体积、重量较大，且配件较多，成本较高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种摆动式自由活塞永磁转子发电系统，以解决现有的往复式活塞内燃机发电系统的不足。发明提供了摆动式自由活塞永磁转子发电系统，包括摆动式自由活塞内燃机，电机，控制及感应子系统；活塞与活塞轴相连，活塞可在弧形气缸和气缸盖构成的空间内摆动，令弧形气缸的左上端，右上端，左下端，右下端的体积发生变化，弧形气缸的左上端，右上端，左下端和右下端对应上面的气缸盖上各有进气门和排气门；在进气门和排气门之间设置了燃油喷射装置和点火装置；
2、气门凸轮轴电机能够驱动气门凸轮轴旋转并带动进气门和排气门开启与闭合；
3、电机由永磁转子和定子构成；
4、活塞的角度为弧形气缸角度的1/2或更大，活塞轴与电机的永磁转子相连，定子位于永磁转子的外侧；
5、控制及感应子系统能够感应活塞的角度及角速度，外界空气的密度和湿度等信息，并且能够控制气门凸轮轴电机的旋转，控制燃油喷射装置的燃油喷射和点火装置点火；
6、控制及感应子系统能够根据活塞角度等信息控制气门凸轮轴电机旋转驱动气门凸轮轴旋转并带动进气门和排气门开启与闭合，以达到活塞与进气门和排气门相适配；在正常的情况下，活塞会因压缩气体的压力而停止旋转，从而避免了与进气门和排气门的碰撞；如果活塞过于接近开启的进气门和排气门时，控制及感应子系统能够通过控制定子磁场使永磁转子停止旋转并使活塞停止旋转；如果活塞摆动角度过小而不能达到指定的压缩比时，控制及感应子系统能够通过控制定子磁场使永磁转子继续旋转并带动活塞转至指定的角度并达到指定的压缩比后停止；
7、启动状态，控制及感应子系统控制定子磁场使永磁转子带动活塞摆动至指定角度；
8、活塞从左侧摆向右侧，左上端排气门关闭，进气门开启外部气体进入，处于吸气冲程；同时右上端进气门关闭，排气门开启处于排气冲程；
9、活塞从右侧摆向左侧，左上端进气门关闭，排气门关闭，活塞因压缩气体的压力而停止旋转，处于压缩冲程；同时右上端排气门关闭，进气门开启外部气体进入，处于进气冲程；
10、正常运行状态，控制及感应子系统控制燃油喷射装置将燃料喷射进弧形气缸内的某端压缩气体，然后控制点火装置点火；混合油气的压缩气体燃烧膨胀驱动活塞和永磁转子摆动，并通过定子发出电力；
11、活塞从左侧摆向右侧，左上端排气门关闭，进气门关闭，控制及感应子系统控制此端的燃油喷射装置将燃料喷射进此端的压缩气体，然后控制点火装置点火，混合油气的压缩气体燃烧膨胀驱动活塞和永磁转子摆动，并通过定子发出电力，处于做功冲程；右上端进气门关闭，排气门关闭处于压缩冲程；左下端进气门开启外部气体进入，排气门关闭，处于进气冲程；
12、活塞从右侧摆向左侧，左上端排气门开启，进气门关闭，处于排气冲程；右上端进气门关闭，排气门关闭，控制及感应子系统控制此端的燃油喷射装置将燃料喷射进此端的压缩气体，然后点火装置点火，混合油气的压缩气体燃烧膨胀驱动活塞和永磁转子摆动，并通过定子发出电力，处于做功冲程；左下端进气门关闭，排气门关闭，处于压缩冲程；右下端进气门开启外部空气进入，排气门关闭，处于进气冲程；
13、活塞从左侧摆向右侧，左上端排气门关闭，进气门开启外部空气进入，处于进气冲程；同时右上端进气门关闭，排气门开启，处于排气冲程；同时左下端进气门关闭，排气门关闭，控制及感应子系统控制此端的燃油喷射装置将燃料喷射进此端的压缩气体，然后点火装置点火，混合油气的压缩气体燃烧膨胀驱动活塞和永磁转子摆动，并通过定子发出电力，处于做功冲程；同时右下端进气门关闭，排气门关闭，处于压缩冲程；
14、活塞从右侧摆向左侧，左上端排气门关闭，进气门关闭，处于压缩冲程；同时右上端进气门开启外部空气进入，排气门关闭，处于进气冲程；同时左下端进气门关闭，排气门开启，处于排气冲程；同时右下端进气门关闭，排气门关闭，控制及感应子系统控制此端的燃油喷射装置将燃料喷射进此端的压缩气体，然后点火装置点火，混合油气的压缩气体燃烧膨胀驱动活塞和永磁转子摆动，并通过定子发出电力，处于做功冲程；
15、弧形气缸内部左上端、右上端、左下端和右下端按照顺序，各端的压缩混合油气体燃烧膨胀做功推动活塞和永磁转子摆动，并通过定子产生电力。
1.一种摆动式自由活塞永磁转子发电系统，包括摆动式自由活塞内燃机、电机、控制及感应子系统、活塞、活塞轴、弧形气缸、气缸盖、进气门、排气门、燃油喷射装置、点火装置、气门凸轮轴电机、气门凸轮轴、永磁转子、定子；
2.根据权利要求1所述的摆动式自由活塞永磁转子发电系统，其特征在于，所述活塞与所述永磁转子相连并能够驱动所述永磁转子摆动，令所述永磁转子由原点沿第一方向转动至某个指定角度后停止，再由该角度沿第一方向相反的第二方向转动至原点(或附近)停止，完成一个摆动周期，持续地摆动周期产生电力输出。
3.根据权利要求1所述的摆动式自由活塞永磁转子发电系统，其特征在于，所述永磁转子由永磁材料构成，能够承受较高的角加速度。
4.根据权利要求1所述的摆动式自由活塞永磁转子发电系统，其特征在于，所述控制及感应子系统能够感应所述活塞的角度，外部空气的温度，密度等信息。
5.根据权利要求1所述的摆动式自由活塞永磁转子发电系统，其特征在于，所述控制及感应子系统能够控制所述活塞运行和停止的角度。
6.根据权利要求1所述的摆动式自由活塞永磁转子发电系统，其特征在于，所述控制及感应子系统能够控制所述气门凸轮轴电机驱动所述气门凸轮轴转动。
7.根据权利要求1所述的摆动式自由活塞永磁转子发电系统，其特征在于，所述气门凸轮轴转动时能够带动所述进气门与所述排气门的开启和闭合。
8.根据权利要求1所述的摆动式自由活塞永磁转子发电系统，其特征在于，所述控制及感应子系统能够控制所述燃油喷射装置的燃料喷射量及时间，所述点火装置的点火时间。